 Технологии спектроскопии
Инфракрасная спектроскопия (FTIR) позволяет определять химические структуры и их изменения в полимерах и добавках за счет передачи информации или прямого отражения от поверхностей деталей, пленок, покрытий, ламинатов, помутнений и загрязнений поверхности. Ее также можно использовать для изучения остаточной ненасыщенности, сшивания, развития ингредиентов, включений. Программное обеспечение для сопоставительных спектров, включая пиролизатные спектры, облегчает идентификацию полимеров и добавок. Инфракрасная микроспектроскопия позволяет исследовать небольшие пятна, включения и прочие дефекты или разрушения местного характера. Некоторые системы предназначены для встроенной идентификации пластмасс, такие как, например, Matrix PID от Bruker Optics (см. фото 'Matrix PID', любезно предоставленное Bruker Optics) • Жирные кислоты, их соли, сложные эфиры и амиды, используемые в качестве смазочных веществ или веществ, улучшающих обрабатываемость, термостабилизаторы PVC, эмульгаторы… • Хвойные производные: сосновый деготь, канифоль, терпен, используемые в качестве веществ для повышения клейкости или веществ, улучшающих обрабатываемость. • Вулканизированные растительные масла или фактисы, используемые в каучуковых рецептурах. • Производные фенола, используемые в качестве антиоксидантов. • Жидкий деполимеризованный натуральный каучук, используемый в качестве сшиваемого полимерного пластификатора. • Эпоксидированное соевое масло, используемое в качестве пластификатора… 
Рисунок 6: Matrix PID
( Источник: Bruker Optics) FTIR может сочетаться с пиролизом, что упрощает приготовление образца, или же с гельпроникающей хроматографией, которая позволяет пролить свет на развитие химических структур. Используются и многие другие спектроскопические технологии, такие как: • Ультрафиолетовая спектроскопия, часто используется для квантификации ультрафиолетовых стабилизаторов или в качестве хроматографического детектора, • Ядерная магнитная резонансная спектроскопия (NMR), • Атомная абсорбционная спектроскопия (AAS), часто используемая для катионного анализа, • Рентгеноспектральный флюоресцентный анализ (XRF), • Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), • Рамановская спектроскопия, • Спектроскопия с фотолюминесценцией ближнего инфракрасного диапазона (NIR-PL), • Вторичная ионная масс-спектроскопия (SIMS), • Диэлектрическая резонансная спектроскопия, • Фотоакустическая спектроскопия (PAS)... Технологии хроматографии Методами хроматографии называют технологии разделения, для реализации которых необходим детектор для обнаружения выделенных фракций. Хроматографию можно осуществлять с использованием газов, жидкостей и растворов. Традиционная газовая хроматография (GC) позволяет квантифицировать мономеры, олигомеры, а также изучать деполимеризацию и сшивание или циклизацию. Газовую хроматографию можно сочетать с масс-спектроскопией (MS) для совершенствования эффективности распознавания при идентификации и квантификации летучих веществ в сложных смесях. Гельпроникающая хроматография (GPC), которая также называется эксклюзионной хроматографией размеров (SEC), позволяет осуществлять измерение распределения молекулярных масс и прослеживать его изменение в процессе обработки, на протяжении срока эксплуатации или же в ходе искусственного старения. GPC может сочетаться с вискозиметрией для получения дополнительной информации, такой как о разветвлении, или же с FTIR для того, чтобы отслеживать химические изменений. В число прочих хроматографических методов входят жидкостная хроматография (LC), жидкостная хроматография при высоком давлении (HPLC), сверхкритическая жидкостная хроматография (SFC), а также тонкослойная хроматография (TLC). Жидкостная хроматография может сочетаться с массовой спектрометрией (LC-MS), Термический анализ Термический анализ позволяет получать информацию об изменениях массы, размеров, физической формы, механических свойств при нагревании или охлаждении очень небольших образцов исследуемого материала. Термогравиметрический анализ (TGA): С помощью термогравиметрического анализа измеряют изменения массы при нагревании внутри инертных или окисляющих газов, что позволяет получать картину термической стабильности и потери массы компаундов в зависимости от изменений температуры. Благодаря очень небольшой массе образца этот метод можно использовать для изучения однородности компаундов. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC): При использовании DSC, образец и сопоставительный материал нагревают и охлаждают в соответствии с заранее определенным сценарием. DSC является методом быстрого определения температурного профиля полимерного материала, теплоемкости, удельной теплоёмкости, температур плавления, кристаллизации, а также перехода в стеклообразное состояние, удельной теплоты плавления (энтальпии), а также кристаллизации. С помощью DSC также можно измерять термическую стабильность или кинетическую реакцию. Термомеханический анализ (TMA): термомеханический анализ используется для измерения изменений физических размеров (расширения, усадки, инденторного изменения поверхности) при нагревании. Дифференциальный механо-термический анализ (DMTA): У многих полимерных материалов при деформации проявляются зависимые от времени вязкоупругие свойства. При динамико-механических испытаниях прикладывается очень небольшое динамическое напряжение при непрерывном измерении модуля динамического запоминания, модуля потери динамического напора, а также коэффициента затухания механических колебаний в зависимости от реальной температуры. Реология Реология обеспечивает информацию о молекулярной массе и ее распределении. Здесь сосуществуют различные методы, имеющие различные степени сложности, например: • Фактическая капиллярная вискозиметрия, измеряющая вязкость расплавленного полимера как функцию от скорости сдвига или сдвига напряжения. • Динамическая реометрия обеспечивает информацию, как о свойствах текучести, так и об эластичности полимерных расплавов. • Вискозиметрия раствора измеряет вязкость полимера, растворенного в подходящем растворе. • Индекс расплава измеряет количество материала, которое протекает через калиброванное отверстие на протяжении периода в десять минут под давлением собственной массы. Реология дает сведения о молекулярной массе и ее распределении. По сравнению с измерениями MFR, диапазон скорости сдвига капиллярной вискозиметрии значительно шире, и здесь достигаются скорости обрабатываемых применений. Динамические измерения ограничены относительно низкими скоростями сдвига, но они дают больше информации об эластичности, и значительно более чувствительны к небольшим различиям в полимерной структуре по сравнению с капиллярной вискозиметрией. Вязкость раствора связана с характеристической вязкостью, которая связана с молярной массой полуэмпирическими отношениями. Заключение Химические или физические слабые места играют жизненно важную роль при старении, деградации и разрушении. Изначально возможно прогнозировать их существование и оценивать их свойства с помощью статистического анализа, даже если они физически не идентифицированы. Во-вторых, экономически и коммерчески существенно выявление в кратчайшие сроки снижения функциональных свойств, появления новых дефектов, фактов распространения трещин и развития, которое влечет за собой разрушения. • Имеются многочисленные инструменты, которые можно отнести к нескольким категориям: • Статистическая обработка результатов экспериментов с расчетом самых низких параметров свойств, прогнозируемых для крупных партий деталей, на основе данных ограниченного количества экспериментов; • Визуализация с помощью микроскопии, SEM, TEM, AFM для микроразмерных или наноразмерных деталей или искусственное зрение для автоматизированного выявления физических отклонений; • Характеристика слабых связей и структурных дефектов с помощью химического анализа, IRTF, микро IRTF, химических зондов, спектроскопии, хроматографии; • Термический анализ TGA, DSC, DMA, DMTA... Литература Технические книги, руководства, статьи, вебсайты: Arkema, BASF, Bayer, Degussa, Dow, DSM, DuPont, ExxonMobil, GE, Jeol, Lanxess, Microsoft, Omnexus, PRW, Solvay Advanced Polymers, SpecialChem, Wikipedia,... J. TUNG, G.P. SIMON, G.H. EDWARD (Antec 2004, p.723) www.newchemistry.ru | 
